Дослідження методів реалізації непланарного 3D-друку
Автор: Грибчук Руслан Юрійович
Кваліфікаційний рівень: магістр
Спеціальність: Системне програмування
Інститут: Інститут комп'ютерних технологій, автоматики та метрології
Форма навчання: денна
Навчальний рік: 2021-2022 н.р.
Мова захисту: англійська
Анотація: Адитивне виробництво, іншими словами - 3D друк, займає передове місце в сучасних технологіях виробництва. Світовий ринок 3D-друку в 2019 році досяг 11,58 мільярда доларів і, як очікується, перевищить 14% від загального обсягу в період з 2020 по 2027 рік. Загалом у 2018 році було продано 1,42 мільйона одиниць 3D-принтерів, а до 2027 року цей показник ймовірно, досягне понад 8,04 млн одиниць [1]. Використання технології 3D-друку зараз є дуже поширеним методом виготовлення прототипів або серій невеликих виробів. Наприклад, ще протягом останнього року, під час пандемії, за технологією 3D-друку виготовляли клапани для апаратів штучної вентиляції легень та партії тримачів для захисних масок, адаптованих для щоденного використання лікарями [2]. Однак існуючі технології адитивного виробництва не завжди відповідають вимогам і мають ряд недоліків. Принцип непланарного друку дозволить значно підвищити якість виробів, тому він надзвичайно важливий [3]. Ця магістерська кваліфікаційна робота присвячена аналізу методів 3D друку та пов’язаних з ними алгоритмів, особлива увага приділяється непланарному способу друку, дослідженням його реалізації та ефективності у порівнянні з планарним. Основною ціллю магістерської роботи є дослідження та розробка програмних алгоритмів для їх подальшого застосування програмою-слайсером з ціллю реалізації непланарного друку для широкого спектру 3D принтерів. Аналіз та порівняння можливих способів друку, що використовуються сучасними 3D принтерами, їх можливостей, переваг та обмежень. Вибір та реалізація програмних алгоритмів непланарної обробки моделей. Розробка та тестування програмного модулю для програми-слайсера, модифікованої для забезпечення можливості непланарного друку. В першому розділі було дано визначення таким поняттям та технологіям, як: «3Д Друк», «Стереолітографія», «Метод пошарового наплавлення» тощо. Проведено аналіз сучасного стану ринку та розвитку 3д друку, розглянуто принципи та особливості 3д принтерів, та методів і основ їх функціонування. Було проведено аналіз характеристик та порівняння деяких відомих моделей загальнокористувацьких принерів та їх характеристик. На основі проведеного аналізу було прийнято рішення розробляти окремий модуль непланарної пост-обробки «машинного» G - коду. Модуль повинен працювати у зв’язці з програмою слайсером, модифікуючи згенерований нею код, з використанням непланарних алгоритмів. У другому розділі було здійснено аналіз вимог та функцій для модулю непланарної пост-обробки, а також можливих алгоритмічних рішень, основуючись на чому у наступному розділі будуть обрані потрібні апаратні та програмні складові 3д принтера та програмного модулю, проаналізовано характеристики та можливості цих компонентів. В третьому розділі для реалізації непланарного алгоритму було обрано мову програмування Python у зв’язку з попередньо обраною програмою слайсером, якою стала Ultimaker Cura. Слайсер сам інтерпретує та вбудовує в свій функціонал створений непланарний модуль в в процесі роботи. Як основний редактор для написання коду було використано Webstorm, в якості додаткового - Visual Studio Code, в якому відбувалась модифікація та компіляція прошивки принтера. Було створено та докладно описано алгоритмічні рішення, на яких базується програмний модуль обробки просторового коду. Детально та наглядно показано процес розробки, а також деякі нюанси відладки в його ході. Були виконані всі поставлені завдання до функціоналу модулю – розроблено 3 режими роботи, впроваджено більше 10 різних параметрів налаштувань. В четвертому розділі було проведено тестування програмного модулю, розбір та аналіз його роботи та виготовлених за цим принципом непланарних виробів. Були зроблені важливі висновки. П’ятий розділ присвячено короткому огляду використаних в роботі програмних та апаратнийх засобів та їх характеристик. Шостий розділ демонструє обґрунтування економічної доцільності розробки програмної системи. Розраховано вартість експлуатаційних витрат та програмного забезпечення. Визначено економічний ефект розробленого рішення та проведено порівняння з існуючими аналогами. Об’єкт дослідження – метод непланарного 3д друку. Предмет дослідження – програмний модуль пост-обробки g-коду для непланарного 3д друку, метод непланарного друку. Мета дослідження: розробити програмний модуль пост-обробки g-коду для непланарного 3д друку.